城市級(jí)CIM標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)初探

武文 卞雨凡 吳掠桅

摘 要：技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是新技術(shù)廣泛應(yīng)用的重要條件和實(shí)施基礎(chǔ)，CIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用同樣需要統(tǒng)一完整的標(biāo)準(zhǔn)先行。為了更好地引導(dǎo)城市CIM建設(shè)，迫切需要建設(shè)全面成套、分類合理的CIM標(biāo)準(zhǔn)體系。本文基于國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合城市發(fā)展需求，探索城市級(jí)CIM標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建，為CIM標(biāo)準(zhǔn)化水平的提升提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：城市信息模型，標(biāo)準(zhǔn)體系，城市級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.09.012

Research on City Level CIM Standards System

WU Wen BIAN Yufan WU Luewei

（Nanjing Land and Resources Information Center）

Abstract： Technical standards and specifications are the important conditions and basis for the application of new technologies. The wide application of the City Information Model （CIM） also requires unifi ed and complete standards fi rst. In order to better guide the construction of CIM， it is urgent to build a complete set of CIM standards system with reasonable classifi cation. Based on relevant standardization experience and combined with the needs of city development， this paper explores the construction of a standards system for the city-level CIM， providing reference for the improvement of the standardization level of CIM.

Keywords： CIM， standards system， city level， standard

0 引 言

城市信息模型（CIM）是以建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等技術(shù)為基礎(chǔ)，整合城市地上地下、室內(nèi)室外、歷史-現(xiàn)狀-未來多維多尺度信息模型數(shù)據(jù)和城市感知數(shù)據(jù)，構(gòu)建起三維數(shù)字空間的城市信息有機(jī)綜合體[1]。城市信息模型（CIM）是支撐新型智慧城市建設(shè)的“新基建”，對(duì)城市空間進(jìn)行精細(xì)化、智能化管理的重要手段，具有協(xié)同性強(qiáng)、模擬程度更為廣泛、精細(xì)化與智慧化水平較高等特點(diǎn)。

CIM作為一項(xiàng)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，目前國(guó)內(nèi)外無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體系。通過建立CIM標(biāo)準(zhǔn)體系可保障CIM建設(shè)工作過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)格遵照國(guó)際、國(guó)家、行業(yè)和地方有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，厘清國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)與地方特色需求的銜接關(guān)系以及標(biāo)準(zhǔn)各自定位和目標(biāo)，保證數(shù)據(jù)及其應(yīng)用系統(tǒng)等的兼容性、有效性，確保建設(shè)內(nèi)容規(guī)范統(tǒng)一。CIM標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建不僅對(duì)CIM項(xiàng)目實(shí)施具有關(guān)鍵指導(dǎo)性意義，而且也能推動(dòng)地方其他產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高跨領(lǐng)域合作化水平，實(shí)現(xiàn)信息互通、共建共享，提高投入產(chǎn)出效益，提升城市標(biāo)準(zhǔn)化工作水平。

1 存在問題及需求

1.1 城市信息模型（CIM）工作戰(zhàn)略重要性與標(biāo)準(zhǔn)體系缺失形成反差

技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是新技術(shù)廣泛應(yīng)用的重要條件和實(shí)施基礎(chǔ)，CIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用同樣需要統(tǒng)一完整的標(biāo)準(zhǔn)先行。為保障和引領(lǐng)CIM技術(shù)的健康發(fā)展，需要參考借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合地方發(fā)展需求，探索CIM標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建，并以此為頂層設(shè)計(jì)梳理建立城市CIM標(biāo)準(zhǔn)清單，做好標(biāo)準(zhǔn)的頂層規(guī)劃，統(tǒng)一指導(dǎo)、規(guī)范CIM標(biāo)準(zhǔn)的編制。

1.2 BIM標(biāo)準(zhǔn)供給不足與智慧城市建設(shè)需求形成反差

我國(guó)BIM軟件發(fā)展起步晚，基礎(chǔ)較差，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，盡管市場(chǎng)規(guī)模大，但我國(guó)建筑制造等領(lǐng)域采用的都是國(guó)外基礎(chǔ)軟件。在推動(dòng)“中國(guó)智能建造2035”的過程中，面臨的突出問題和核心障礙是BIM基礎(chǔ)工具平臺(tái)、BIM與CIM三維圖形引擎等基礎(chǔ)平臺(tái)，數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、云平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)等主要關(guān)鍵技術(shù)掌握在國(guó)外企業(yè)手里，使得一些重要的數(shù)據(jù)有可能在我們不知情的情況下被境外獲取，不僅給我國(guó)在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域帶來很多“卡脖子”的問題，而且給建筑數(shù)據(jù)、城市數(shù)據(jù)安全，以及國(guó)家空間安全帶來極大挑戰(zhàn)。

1.3 CIM標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的迫切性與CIM創(chuàng)新發(fā)展不確定性形成反差

CIM本身是一個(gè)融合億量級(jí)城市數(shù)據(jù)的綜合體，這些數(shù)據(jù)來源于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人文等多個(gè)領(lǐng)域，行業(yè)內(nèi)往往制定了各自的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，它們?cè)趨f(xié)同應(yīng)用服務(wù)過程中存在重疊、層次交錯(cuò)、互相矛盾等問題，其次開展CIM標(biāo)準(zhǔn)體系研究的參考借鑒不多，研究難度大，覆蓋性、實(shí)用性都會(huì)有不足。

2 CIM標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀分析

2.1 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

（1）智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系研究。以ISO、IEC和 ITU-T等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)引領(lǐng)全球智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展方向，積極推動(dòng)智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作。世界各國(guó)相繼成立智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作組織，出臺(tái)了一系列智慧城市相關(guān)的管理體系要求、指南和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2006年，新加坡推出“智慧國(guó)2015計(jì)劃”，并開始研究智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作；2007年，韓國(guó)成立U-Eco City研究機(jī)構(gòu)，將智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化列為重點(diǎn)工作內(nèi)容；2011年，日本向ISO TMB（ISO技術(shù)管理局）提出衡量城市基礎(chǔ)設(shè)施智能程度的評(píng)估方法，對(duì)城市智能基礎(chǔ)設(shè)施的定義、范圍、計(jì)量方法等內(nèi)容提出了具體要求，并圍繞該議題相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的范圍、術(shù)語、定義及通則制定了建議草案；2012年，BSI（英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）提出智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略，已發(fā)行《智慧城市框架：智慧城市和社區(qū)決策者的良好做法指南》《智慧城市術(shù)語》等標(biāo)準(zhǔn)化文件；2013年，ITU-T批準(zhǔn)成立面向智慧城市可持續(xù)發(fā)展問題評(píng)估的專題小組，用以評(píng)估智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作。同年6月，IEC SMB（IEC 標(biāo)準(zhǔn)化管理局）經(jīng)會(huì)議討論批準(zhǔn)設(shè)立智慧城市系統(tǒng)評(píng)價(jià)小組，其工作內(nèi)容主要集中于智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化的戰(zhàn)略定位、體系框架和參考模型等內(nèi)容。國(guó)際上致力于智慧城市相關(guān)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作組織機(jī)構(gòu)達(dá)數(shù)百個(gè)，在智能交通、智能電網(wǎng)、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域取得了豐碩成果。

（2）CIM 標(biāo)準(zhǔn)化研究。國(guó)際上已有將CIM技術(shù)應(yīng)用到智慧城市的建設(shè)中的案例，典型的有芬蘭和新加披。芬蘭赫爾辛基的中心城市自1985起就開始建設(shè)三維城市，2015年又投資10億歐元開展“Helsinki 3D”項(xiàng)目，目的是在全球智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作背景下建立集成式實(shí)景建模且具有信息管理功能的三維城市信息模型。“虛擬新加坡”（Virtual Singapore）項(xiàng)目在智慧新加坡標(biāo)準(zhǔn)體系的引領(lǐng)下進(jìn)行實(shí)施，通過先進(jìn)的信息建模技術(shù)為城市注入靜態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息。南京市國(guó)土資源信息中心作為牽頭發(fā)起單位之一，發(fā)起了IEC/TS 63273《用例收集和分析：智慧城市 城市信息模型》的立項(xiàng)，并在全球范圍內(nèi)征集城市信息模型的用例。該標(biāo)準(zhǔn)通過征集CIM應(yīng)用場(chǎng)景、用戶故事，得出CIM應(yīng)用的需求和利益相關(guān)方等，再到用例收集，形成CIM用例庫(kù)，深度分析，使用通用要求來確定CIM標(biāo)準(zhǔn)的范圍[2]。雖然CIM技術(shù)已有相應(yīng)的典型應(yīng)用，但在CIM標(biāo)準(zhǔn)體系的研究方面未有相關(guān)資料。

2.2 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)機(jī)構(gòu)緊跟時(shí)代發(fā)展需要，積極開展智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系研究和關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)的研制。2012年12月12日，智慧城市應(yīng)用工作組成立，旨在廣泛整合匯聚我國(guó)“政產(chǎn)學(xué)研用”資源，大力推進(jìn)我國(guó)智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系研究、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研制和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作。2013年，全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)SOA分技術(shù)委員會(huì)發(fā)布了《我國(guó)智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系研究報(bào)告》，定義智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系由5個(gè)類別組成：智慧城市總體標(biāo)準(zhǔn)、智慧城市技術(shù)支撐與軟件標(biāo)準(zhǔn)、智慧城市運(yùn)營(yíng)及管理標(biāo)準(zhǔn)、智慧城市安全標(biāo)準(zhǔn)、智慧城市應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，共116項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其中已發(fā)布31項(xiàng)，制定中33項(xiàng)，待制定52項(xiàng)。住建部提出要加快智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系研究，并承擔(dān)了國(guó)家科技支撐計(jì)劃“智慧城市管理公共信息平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”課題，開展了中國(guó)智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系研究工作，提出智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系包括總體標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)設(shè)施、建設(shè)與宜居、管理與服務(wù)、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)、安全與運(yùn)維等6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)子體系，涵蓋18個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

2014年，國(guó)家科技部參與支持成立國(guó)家智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化總體組圍繞智慧城市技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、產(chǎn)品應(yīng)用等方向開展了一系列重要研究活動(dòng)，發(fā)布《中國(guó)智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化白皮書》，確立了智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化體系框架和重點(diǎn)編制的標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了標(biāo)準(zhǔn)化體系基礎(chǔ)性的參考模型，在梳理、分析的工作基礎(chǔ)上從智慧城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理的需求角度研究提取急需制定的標(biāo)準(zhǔn)[4]。此后，我國(guó)智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)蓬勃發(fā)展，各部門、地區(qū)、單位以及企業(yè)編制發(fā)布了一系列智慧城市相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系及標(biāo)準(zhǔn)。2018年臧維明總結(jié)目前國(guó)內(nèi)外智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作的現(xiàn)狀，提出了新型智慧城市的標(biāo)準(zhǔn)體系框架（見圖1），框架包括總體標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)與宜居標(biāo)準(zhǔn)、管理與服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)維與保障標(biāo)準(zhǔn)等6大類[5]。

3 CIM標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建思考

3.1 構(gòu)建原則

（1）目標(biāo)明確、科學(xué)建模：從CIM在智慧城市國(guó)土空間數(shù)字化管理全生命周期應(yīng)用的角度出發(fā)，明確CIM核心概念和外延邊界，從頂層設(shè)計(jì)的高度建立理論科學(xué)、實(shí)踐可行的標(biāo)準(zhǔn)體系，指導(dǎo)CIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定、修訂與管理等工作。

（2）面向?qū)嵤⒏采w全面：覆蓋智慧城市國(guó)土空間數(shù)字化管理全生命周期涉及的所有CIM標(biāo)準(zhǔn)，以工程建設(shè)項(xiàng)目改革為切入點(diǎn)，建立一套涵蓋CIM數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)、數(shù)據(jù)建庫(kù)及更新、應(yīng)用服務(wù)及運(yùn)維的標(biāo)準(zhǔn)體系。

（3）系統(tǒng)協(xié)調(diào)、層次清晰：綜合考慮與GIS行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、BIM行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、IoT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及智慧城市相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的銜接與互補(bǔ)，減少?gòu)?fù)雜性，標(biāo)準(zhǔn)體系分類科學(xué)、層次清晰、結(jié)構(gòu)合理，并具有一定的可分解性。

（4）開放兼容、動(dòng)態(tài)優(yōu)化：隨著CIM應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，標(biāo)準(zhǔn)體系需要不斷地進(jìn)行自我更新與迭代升級(jí)。劃定標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)條目時(shí)，應(yīng)充分考慮未來時(shí)期內(nèi)的發(fā)展需要，保持標(biāo)準(zhǔn)體系的可預(yù)見性和前瞻性，為新生的CIM標(biāo)準(zhǔn)體系的制、修訂及宣貫實(shí)施預(yù)留一定空間。

3.2 體系框架設(shè)想

從頂層設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，梳理標(biāo)準(zhǔn)體系涉及CIM概念及其相關(guān)關(guān)系，兼顧C(jī)IM標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀及相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展對(duì)CIM的需求，充分考慮標(biāo)準(zhǔn)間的內(nèi)在聯(lián)系特征，將標(biāo)準(zhǔn)體系分為基礎(chǔ)層、通用層和應(yīng)用層3個(gè)層次（見圖2）。

第一層基礎(chǔ)層，位于整套標(biāo)準(zhǔn)體系的最頂層，統(tǒng)一下層標(biāo)準(zhǔn)的定義、語義基礎(chǔ)和表達(dá)等內(nèi)容，是整套標(biāo)準(zhǔn)體系的底板支撐。該層主要形成以相互理解為編制目的的具有廣泛適用范圍的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，包括CIM系列標(biāo)準(zhǔn)更通用的部分，如框架、術(shù)語以及分類與代碼等。

第二層通用層，該層在CIM概念摘出到實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用過程中起到承上啟下的作用，設(shè)置通用類、數(shù)據(jù)資源類、獲取處理類、基礎(chǔ)平臺(tái)類以及管理類。其中，通用類規(guī)定不同時(shí)間、空間尺度下，CIM數(shù)據(jù)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、分級(jí)、符號(hào)及語義等表達(dá)，具有一定通用性；數(shù)據(jù)資源類規(guī)定CIM各類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)；獲取處理類規(guī)定CIM各類數(shù)據(jù)的獲取、處理、加工與建庫(kù)的過程、方法及技術(shù)要求；基礎(chǔ)平臺(tái)類規(guī)范CIM基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)、服務(wù)、交換與共享及運(yùn)維，并對(duì)CIM基礎(chǔ)平臺(tái)的推廣應(yīng)用進(jìn)行指引；管理類包含為實(shí)現(xiàn)CIM相關(guān)管理工作的順利實(shí)施，以成果管理、網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備管理、安全管理為對(duì)象制定的一系列標(biāo)準(zhǔn)。

第三層應(yīng)用層，該層主要是為指導(dǎo)和規(guī)范具體領(lǐng)域?qū)I(yè)類和項(xiàng)目類CIM技術(shù)應(yīng)用編寫相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置工建專題類和CIM+應(yīng)用類。其中，工建專題類規(guī)范工程建設(shè)項(xiàng)目各階段電子數(shù)據(jù)的交付要求、審查范圍、審查流程，促進(jìn)工建項(xiàng)目審查審批提質(zhì)增效；CIM+應(yīng)用類包含為保障基于CIM基礎(chǔ)平臺(tái)設(shè)計(jì)、開發(fā)各行業(yè)應(yīng)用而編寫的標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋規(guī)劃、自然資源、住房、建設(shè)、交通、水務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生、應(yīng)急指揮以及城市管理等領(lǐng)域。

4 結(jié) 語

本文在分析當(dāng)前CIM建設(shè)需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外智慧城市和CIM的標(biāo)準(zhǔn)化工作，思考提出了涵蓋基礎(chǔ)層、通用層和應(yīng)用層的城市級(jí)CIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架的構(gòu)建設(shè)想，為城市CIM標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)提供了參考思路。后續(xù)將繼續(xù)深化研究，進(jìn)一步構(gòu)建城市級(jí)CIM標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)城市CIM標(biāo)準(zhǔn)策劃、標(biāo)準(zhǔn)編制、標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施和標(biāo)準(zhǔn)完善的完整閉環(huán)，推動(dòng)形成城市信息模型（CIM）全鏈條產(chǎn)業(yè)化生態(tài)圈，以高標(biāo)準(zhǔn)有效推動(dòng)CIM行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介

武文，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)體系、智慧城市、測(cè)繪地理信息化。

卞雨凡，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)橹腔鄢鞘邢到y(tǒng)建設(shè)。

吳掠桅，碩士，正高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橐?guī)劃資源標(biāo)準(zhǔn)化。

（責(zé)任編輯：張佩玉）